DE10241326A1 - Rivet, assembled of hollow shaft with inner thread, deforming area, and self cutting lower end and inner stick-shaped element - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement, insbesondere zum Blindnieten, mit einem hohlen Schaft, der an seinem freien Ende einen Setzkopf aufweist, mit einem Deformationsabschnitt zur Ausbildung eines Schließkopfes, und mit einem innerhalb des Schaftes ausgebildeten Verbindungsabschnitt, der zur Ausbildung einer zugfesten Verbindung mit einem Dorn, insbesondere einem Dornfuß eines Dornes, dient, wobei das dem Setzkopf entgegengesetzte Schaftende mit einer Stanzkante versehen ist, die im wesentlichen entlang des äußersten Umfangs des Schaftes bzw. des Dornfußes verläuft, nach Patent 101 60 771.The invention relates to a fastening element, especially for blind riveting, with a hollow shaft attached to its free end has a setting head, with a deformation section to form a closing head, and with a connecting portion formed inside the shaft, to form a tensile connection with a mandrel, in particular a thorn foot one Dornes, serves, the shaft end opposite the setting head is provided with a punched edge substantially along the outermost circumference of the shaft or thorn foot runs, after Patent 101 60 771.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Befestigungselement nach dem Hauptpatent hinsichtlich seiner Verarbeitungseigenschaften zu verbessern.It is an object of the present invention Fastening element according to the main patent with regard to its processing properties to improve.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Befestigungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Befestigungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 2 oder ein Befestigungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a Fastening element with the features of claim 1, by a Fastening element with the features of claim 2 or a fastening element solved with the features of claim 5. Advantageous configurations and further developments are the subject of the respective dependent claims.
Das erfindungsgemäße Befestigungselement umfaßt einen hohlen Schaft, der an seinem freien Ende einen Setzkopf aufweist, einen Deformationsabschnitt zur Ausbildung eines Schließkopfes, einen Verbindungsabschnitt zur zugfesten Verbindung mit einem innerhalb des Schaftes angeordneten Dorn, insbesondere einem Dornfuß eines Dorns, wobei das Schaftende eine Stanzkante aufweist, die im wesentlichen entlang des äußersten Umfanges des Schaftes verläuft, von einer Mantelfläche und einer Stirnfläche des Schaftendes gebildet ist und im Zentrum der Stirnfläche einen Vorsprung hat, der aus der Ebene, in der die Stanzkante liegt, auf der dem Setzkopf abgekehrten Seite hervorsteht.The fastener according to the invention comprises a hollow shaft, which has a setting head at its free end, a deformation section to form a closing head, a connecting section for tensile connection with an inside of the shaft arranged mandrel, in particular a mandrel foot Dorns, wherein the shaft end has a punched edge, the substantially along the extreme Circumference of the shaft runs, from a lateral surface and an end face of the shaft end is formed and one in the center of the end face Protrusion from the plane in which the punching edge lies the side facing away from the setting head.
Alternativ ist ein erfindungsgemäßes Befestigungselement, insbesondere zum Blindnieten, vorgesehen mit einem hohlen Schaft, der an seinem freien Ende einen Setzkopf aufweist, mit einem Deformationsabschnitt zur Ausbildung eines Schließkopfes, mit einem Dorn innerhalb des Schaftes, der einen Dornkopf und einen Dornfuß aufweist, wobei der Dornfuß mit einem dem Setzkopf entgegengesetzten Schaftende zumindest zugfest verbunden ist und eine Stanzkante aufweist, die im wesentlichen entlang des äußersten Mantel des Dornfußes verläuft und von einer Mantelfläche und einer Stirnfläche des Dornfußes gebildet ist, und wobei im Zentrum der Stirnfläche ein Vorsprung vorgesehen ist, der aus der Ebene, in der die Stanzkante liegt, auf der dem Setzkopf abgekehrten Seite hervorsteht.Alternatively, a fastening element according to the invention is especially for blind riveting, provided with a hollow shaft, which has a setting head at its free end, with a deformation section to form a closing head, with a mandrel inside the shaft, a mandrel head and one Has thorn foot, the thorn foot with an end of the shaft opposite the setting head, at least tensile is connected and has a punched edge which is essentially along the extreme Mantle of the thorn foot runs and from a lateral surface and an end face of the thorn foot is formed, and wherein a projection is provided in the center of the end face is that from the plane in which the punching edge lies, on which Set head protrudes from the opposite side.
Bei dieser zweiten Variante ist der Dorn ein Teil des Befestigungselementes, während bei der ersten Variante der Dorn sowohl Teil des Befestigungselementes als auch ein Teil eines Werkzeugs, insbesondere einer Setzvorrichtung, sein kann und für weitere Setzvorgänge wiederverwendet werden kann.In this second variant, the Mandrel part of the fastener, while in the first variant the mandrel is both part of the fastener and part of a tool, in particular a setting device, and for others setting processes can be reused.
Bei beiden Varianten des Befestigungselementes führt die erfindungsgemäße Gestaltung zu einer Verbesserung beim Stanzen des Nietloches im Werkstück. Durch den in der Stirnfläche angeordneten Vorsprung wird das auszustanzende Teil vor Beginn des Schneidvorgangs in Richtung der das Gegenlager bildenden Matrize etwas verformt. Hierdurch wird der Kraftanstieg beim Auftreffen des Befestigungselementes auf das Werkstück gedämpft und das Befestigungselement in seiner Lage gegenüber dem Werkstück gegen seitliches Ausweichen stabilisiert. Die Verformung des Werkstückes ist auch auf der Matrizenseite wirksam und sorgt bei Verwendung einer Matrize, die mehrere, quer zum Werkstück bewegbare Segmente aufweist, für eine verbesserte Zentrierung der Segmente zur Stanzkante des Befestigungselementes. Insgesamt ergibt sich eine bessere Ausbildung der Schnittfläche am Werkstück, so daß die Oberfläche des anschließend in die Stanzöffnung eindringenden Schafts des Befestigungselementes nicht beschädigt wird.In both variants of the fastener leads the Design according to the invention to improve the punching of the rivet hole in the workpiece. By the one in the face arranged projection is the part to be punched out before the start of Cutting process in the direction of the die forming the counter bearing slightly deformed. This will increase the force on impact of the fastener dampened on the workpiece and the fastener in its position opposite the workpiece stabilized against lateral evasion. The deformation of the workpiece is also effective on the die side and ensures when using a Die, which has several segments that can be moved transversely to the workpiece, for one improved centering of the segments to the punched edge of the fastener. Overall, there is a better design of the cut surface on the workpiece, so that the surface of the subsequently into the punch opening penetrating shaft of the fastener is not damaged.
Dies ist wichtig, damit der Oberflächenschutz des Befestigungselements nicht beeinträchtigt wird. Ebenso wird eine Bildung von Rissen in der Nähe des gestanzten Stanzloches vermieden, womit die Qualität der Nietverbindung verbessert wird. Die erfindungsgemäße Ausbildung der Stanzkante hat weiterhin den Vorteil, daß die abgetrennten Stanzbutzen nicht an der Stanzkante haften und sich daher gut entsorgen lassen.This is important so that the surface protection of the Fastener is not affected. Likewise, one Cracks nearby of the punched punch hole avoided, thus reducing the quality of the riveted joint is improved. The formation of the punched edge according to the invention has the further advantage that the The separated punching slugs do not stick to the cutting edge and become therefore have it disposed of well.
Der Vorsprung des erfindungsgemäßen Befestigungselementes hat vorzugsweise eine solche Formgestalt und Größe, daß sich die abgetrennten Stanzbutzen selbsttätig lösen und nicht an der Stirnfläche haften bleiben. Der Vorsprung kann durch eine Stufe von der Stirnfläche abgesetzt sein, die Stirnfläche kann aber auch von der Stanzkante in den Vorsprung stufenlos übergehen. Als sehr vorteilhaft hat sich eine Gestaltung erwiesen, bei der die Stirnfläche eines sich an eine Kegelfläche oder eine Pyramidenfläche, die sich in Stanzrichtung verjüngen, anschmiegende Form hat, wobei das Zentrum der Stirnfläche entweder flach oder auch spitz ausgeführt sein kann.The projection of the fastener according to the invention preferably has such a shape and size that the separated punching slugs automatic solve and not on the face stick. The projection can be offset from the end face by a step be the face but can also transition smoothly from the punched edge into the projection. A design in which the face of one on a conical surface or a pyramid surface, that taper in the punching direction, conforming shape, with the center of the face either flat or pointed can be.
Besonders gute Ergebnisse wurden erzielt, wenn die von der Ebene, in der die Stanzkante liegt, ausgehend gemessene Höhe des Vorsprungs 2,5 % bis 5 % des Durchmessers oder mittleren Durchmessers der Stanzkante beträgt. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Stirnfläche zumindest in ihrem an die Stanzkante angrenzenden Bereich und die Umfangsfläche einen eingeschlossenen Winkel von 93° bis 96° miteinander bilden. Durch eine solche Ausbildung wird ohne nennenswerte Auswirkung auf die Höhe der Stanzkräfte die Ausbildung einer glatten Schnittfläche mit stumpfer Schnittkante im Werkstück begünstigt.Particularly good results have been achieved when starting from the plane in which the punching edge lies measured height of the protrusion 2.5% to 5% of the diameter or average diameter the punched edge is. Furthermore, it is advantageous if the end face at least in its on the punched edge adjacent area and the peripheral surface an enclosed Angles from 93 ° to 96 ° with each other form. Such training will have no significant impact to the height the punching forces the formation of a smooth cut surface with a blunt cut edge favored in the workpiece.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Schaftende oder der Dornfuß des Befestigungselementes zumindest im Bereich der Stanzkante eine höhere Festigkeit hat, insbesondere gehärtet ist. Durch diese Maßnahme wird auch bei Werkstücken, die aus einem festeren Werkstoff bestehen, ein einwandfreier Stanzschnitt und eine glatte Schnittfläche gewährleistet. Verformungen der Stanzkante, die den Stanzvorgang beeinträchtigen können, werden vermieden.After another suggestion from the Invention can be provided that the shaft end or the mandrel foot of the fastener has a higher strength at least in the area of the punched edge, in particular hardened is. By this measure is also used for workpieces, which are made of a firmer material, a perfect punch cut and a smooth cut surface guaranteed. Deformation of the punched edge that affects the punching process can, are avoided.
Das erfindungsgemäße Befestigungselement ist innen hohl, damit ein Dorn durch den Setzkopf und den Deformationsabschnitt durchgesteckt werden kann, um eine zumindest zugfeste Verbindung von Dornfuß und Schaftende zu erreichen. Mit der Stanzkante wird, während das Befestigungselement durch ein Werkstück gedrückt wird, ein Stanzloch in das Werkstück gestanzt. Dabei muß allerdings die Kraft zum Stanzen mittels des Dorns in das Schaftende übertragen werden, da der Deformationsabschnitt diese Kraft nicht übertragen kann. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung des Befestigungselements werden die Stanzkräfte, die auf das Werkstück einwirken, klein gehalten und es wird im Werkstück eine solchermaßen glatte Schnittfläche mit stumpfer Schnittkante erzielt, daß die Oberfläche des in die Stanzöffnung eindringenden Schafts nicht beschädigt wird.The fastener according to the invention is hollow inside, so that a mandrel through the setting head and the deformation section can be inserted to an at least tensile connection by Dornfuß and Reaching the end of the shaft. With the punching edge, while the Fastener is pressed through a workpiece into a punch hole the workpiece punched. However, it must transfer the punching force into the shaft end using the mandrel because the deformation section does not transmit this force can. Because of the training according to the invention of the fastener, the punching forces that act on the workpiece kept small and it becomes so smooth in the workpiece Cut surface with blunt Cutting edge achieved that Surface of the into the punch opening penetrating shaft is not damaged.
Bei Verwendung einer das Werkstück beim Stanzvorgang abstützenden Matrize, die mehrere quer zum Werkstück bewegbare Segmente aufweist, hat sich außerdem als vorteilhaft erwiesen, daß durch die erfindungsgemäße Form der Stirnfläche eine bessere Zentrierung der Segmente zur Stanzkante vor dem Schneidvorgang erreicht werden kann.When using a the workpiece during the punching process supporting Matrix, which has several segments that can be moved transversely to the workpiece yourself as well proven to be advantageous in that the shape according to the invention the end face one better centering of the segments to the punching edge before the cutting process can be achieved.
Mit dem erfindungsgemäßen Befestigungselement wird eine Nietverbindung erzielt, die einer Blindnietverbindung ähnelt, weil die Ausbildung des Schließkopfes durch Zugkräfte erfolgt. Da für den Stanzvorgang ein zweiseitiger Zugang zum Werkstück erforderlich ist, handelt es sich hierbei jedoch nicht um einen reinen Blindnietvorgang.With the fastener according to the invention a rivet connection is achieved that resembles a blind rivet connection because the formation of the closing head through tensile forces he follows. Therefore the punching process requires two-sided access to the workpiece However, this is not a purely blind riveting process.
Der Deformationsabschnitt wird deformiert, indem das Schaftende mit Hilfe des Dornes, der in den hohlen Schaft eingeführt wird und mit dem eine zugfeste Verbindung mit dem Verbindungsabschnitt hergestellt wird, in Richtung des Setzkopfes gezogen wird. Durch die Deformation des Deformationsabschnitts wird ein Schließkopf ausgebildet. Mit dem Schließkopf können beispielsweise zwei Werkstücke miteinander verbunden werden. Der Deformationsabschnitt wird entweder aus weicherem Material als der Setzkopf bzw. das Schaftende gefertigt oder mit Hilfe einer geeigneten Formgebung, z.B. durch dünnere Wandstärken und/oder Öffnungen und/oder Faltungen im Deformationsabschnitt, leichter deformierbar ausgestaltet.The deformation section is deformed by the shaft end with the aid of the mandrel that is inserted into the hollow shaft and with which a tensile connection with the connecting section is established is pulled in the direction of the setting head. Because of the deformation of the deformation section, a closing head is formed. With the closing head, for example two workpieces together get connected. The deformation section becomes either softer Material made as the setting head or the shaft end or with the help a suitable shape, e.g. due to thinner wall thicknesses and / or openings and / or folds in the deformation section, more easily deformable designed.
Gegenüber einem Stanzniet sind mit einem Blindniet Verbindungen erzielbar, die höhere Zug- sowie Scherkräfte aufnehmen können. Außerdem benötigt das Stanznietverfahren duktiles Material auf der Matrizenseite, welches zudem eine bestimmte Mindestdicke haben muß. Dieses ist bei Mischbaustrukturen nachteilig. Durch die Erfindung wird dieser Vorteil mit dem weiteren Vorteil kombiniert, daß keine vorgebohrten Löcher aufgesucht werden müssen, in die das Befestigungselement gesteckt wird. Darüber hinaus werden anfallende Späne durch Bohren von Löchern vermieden. Durch das Selbststanzen des Befestigungselements wird eine Lochlaibung erzielt, die besonders vorteilhafte Eigenschaften der Nietverbindung hinsichtlich der maximal aufnehmbaren Zug- und Scherkräfte bewirkt.Opposite a punch rivet are with a blind rivet connections can be achieved that absorb higher tensile and shear forces can. Moreover needed the punch riveting process ductile material on the die side, which must also have a certain minimum thickness. This is disadvantageous in mixed building structures. Through the invention this Advantage combined with the further advantage that no pre-drilled holes were sought Need to become, into which the fastener is inserted. Furthermore become chips by drilling holes avoided. By self-punching the fastener a perforation reveal achieved the particularly advantageous properties the rivet connection with regard to the maximum recordable tension and shear causes.
Mit Hilfe des Dorns kann zum einen die für das Stanzen des Stanzloches für das Befestigungselement erforderliche Kraft auf das Werkstück übertragen werden, zum anderen wird mit Hilfe des Dorns das Schaftende in Richtung des Setzkopfes gezogen. Ragt ein Teil des Deformationsabschnittes auf der Rückseite des Werkstückes hervor, wird er durch Ziehen am Dorn deformiert, d.h. insbesondere verbreitert. Ragt der Deformationsabschnitt nicht auf der Rückseite hervor, sondern befindet er sich im Inneren des Werkstückes, wird der Deformationsabschnitt im Inneren des Werkstückes deformiert und bewirkt durch seine Verbreiterung eine Verklemmung, d.h. insbesondere eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Befestigungselement und Werkstück.With the help of the mandrel, on the one hand the for that Punching the punch hole for transfer the required force to the workpiece secondly, with the help of the mandrel, the end of the shaft is directed in the of the setting head. A part of the deformation section protrudes on the back side of the workpiece it is deformed by pulling the mandrel, i.e. in particular widened. The deformation section does not protrude on the back emerges, but is located inside the workpiece the deformation section in the interior of the workpiece is deformed and caused by its widening a jam, i.e. in particular a non-positive connection between fastener and workpiece.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der folgenden Zeichnung erläutert. Die Zeichnung ist als spezielles, exemplarisches Beispiel der Erfindung zu verstehen, welche die Erfindung in ihrer Bedeutung nicht einschränken soll. Es zeigen:Advantageous embodiments of the Invention will be explained with reference to the following drawing. The Drawing is a special, exemplary example of the invention to understand, which should not limit the meaning of the invention. Show it:
Der Schaft
Die
Während
der Bewegung des Stempels
- 11
- Befestigungselementfastener
- 1a1a
- Befestigungselementfastener
- 1b1b
- Befestigungselementfastener
- 22
- Deformationsabschnittdeformation section
- 33
- Schaftendeshank end
- 44
- Setzkopfsetting head
- 55
- Innengewindeinner thread
- 66
- Stanzkantepunching edge
- 77
- Dornmandrel
- 88th
- erstes Werkstückfirst workpiece
- 99
- zweites Werkstücksecond workpiece
- 1010
- Rückseiteback
- 1111
- Stanzlochpunch hole
- 1212
- Stempelstamp
- 1313
- Haltewerkzeugholding tool
- 1414
- Matrizedie
- 1515
- Zugwerkzeugpulling tool
- 1616
- GegenkraftstrukturCounterforce structure
- 1717
- Entsorgungskanalexhaust duct
- 1818
- Stanzteilstamping
- 1919
- Mittel zum Bewegenmedium to move
- 2020
- Mittel zur Positionsmedium to positions
- stimmungMood
- 2121
- Kraftsensorenforce sensors
- 2222
- Zusatzteilattachment
- 2323
- Dornkopfmandrel head
- 2424
- DornfußDornfuß
- 2525
- Stirnflächeface
- 2626
- Mantelflächelateral surface
- 2727
- Schaftshaft
- 2828
- Verbindungsabschnittconnecting portion
- 2929
- Außengewindeexternal thread
- 3030
- Schließkopfclosing head
- 3131
- Dornkernbuckthorn seed
- 3232
- Stirnflächeface
- 3333
- Vorsprunghead Start
- 3434
- Mantelflächelateral surface
- 3535
- Bodenground
- XX
- Winkelangle
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